装配式钢结构住宅地下室钢骨柱变形控制技术

程薇康，冯路路，翟聪聪，罗 涛，李宁宁

（中建科工集团有限公司，广东 深圳 518040）

1 工程概况

济源市富士花园公租房项目是河南省保障性安居工程，位于济源市黄河大道与商山大道交叉口西北角。项目二期建成后，将为济源市提供638套公租房，解决该市中等偏下收入家庭和外来务工人员、新就业职工的住房困难问题。

该项目二期包括6栋楼住宅楼及室外等所有配套附属设施，总建筑面积约4.09万m2。其中，15号楼地下1层，地上17层，钢框架-支撑结构；37～40号楼地下1层，地上11层，钢框架-支撑结构；42号楼地下1层，地上26层，结构体系为钢框架-剪力墙结构。地下室钢骨柱为矩形钢骨柱（内灌外包混凝土），最大截面尺寸为□200×600×25，最小截面尺寸为□160×300×8，材质为Q355B；钢骨柱柱脚采用外包式柱脚。项目二期效果如图1所示。

图1 项目二期效果

2 地下室钢骨柱变形控制重难点

1）钢骨柱变形较大部位集中在角柱、楼梯间柱等连接板设置不对称的部位，具体表现为钢筋与钢骨柱连接板搭接焊接后，因焊接应力集中累加造成钢骨柱向连接板一侧弯曲，因此，如何在钢结构深化设计阶段进行合理优化是重点。

2）地下室仅1层，钢骨柱作为首节柱，如何控制钢骨柱安装后的标高、轴线符合规范偏差要求是重点。

3）地下室外墙采用现浇钢筋混凝土剪力墙，受钢骨柱影响，剪力墙水平钢筋与钢骨混凝土柱连接形式主要有以下3种，如图2所示。

图2 剪力墙水平钢筋与钢骨混凝土柱连接形式

情况（1）剪力墙水平筋应优先弯折绕开钢骨柱锚固于钢骨混凝土柱内。

情况（2）剪力墙水平筋无法弯折绕开钢管时，在满足钢筋弯锚条件时，可弯锚于钢骨混凝土柱中。

情况（3）当不满足上述2种情况时，采用连接板与钢筋连接。连接板长度a＝（b-50），且不大于150mm。钢筋单面焊接10d或双面焊接5d。

因钢骨柱柱脚采用地脚螺栓与筏板基础铰接连接，且地下室顶板处的梁为钢筋混凝土梁，柱顶无刚性约束，导致钢骨柱在受到水平侧向力后容易倾斜变形。而地下室剪力墙大部分水平钢筋需通过焊接与钢骨柱连接板进行连接，在钢筋焊接过程中产生焊接应力容易导致地下室钢骨柱变形。因此，如何提高钢骨柱的整体抗侧向力性及减小焊接应力的影响是控制的难点。

4）钢骨柱底部需二次灌浆，内部和外部也都需浇筑混凝土，如何选择合理的混凝土浇筑顺序及浇筑工艺来减小钢骨柱变形是重点。

3 地下室钢骨柱变形控制关键技术

3.1 钢骨柱连接板设置优化

针对地下室角柱、楼梯间柱等变形较大的部位，在钢结构深化时从2个方面进行优化：增加钢骨柱刚度，由于剪力墙位置不对称导致连接板不对称，深化设计时增加对称连接板，对钢骨柱进行补强，增加钢骨柱的抗弯性，如图3所示；地下室钢骨柱连接板由通长设置改为间断设置，连接板竖向每段长度为30cm，间距为3cm，减少焊接应力对连接板变形影响，如图4所示。

图3 钢骨柱连接板深化

图4 钢骨柱连接板构造

3.2 钢骨柱安装校正技术

1）吊装前复核基础预埋的地脚螺栓中心平面坐标，并调节螺栓上的螺母控制钢骨柱底板底标高，为地下室钢骨柱的精确定位提供依据。

2）根据施工图纸提取钢骨柱控制点三维坐标，校正过程中，将小棱镜置于构件控制点上，逐一测设，同时控制柱轴线偏差及柱身扭转偏差，直到仪器所测坐标值与柱设计坐标值相吻合（见图5）。

图5 矩形钢骨柱控制点布置

3.3 剪力墙钢筋焊接防变形措施

图6 钢骨柱顶部钢管支撑

剪力墙水平钢筋与钢骨柱搭接焊接前，应根据钢筋直径和连接板厚度选择合适的电流参数；焊接时应由2名焊工从钢骨柱中间往上下两头对称交替进行焊接，减弱焊接应力叠加效应，焊接过程中采用锤击法减少焊接产生的残余应力。

3.4 混凝土浇筑防变形措施

在剪力墙水平钢筋与钢骨柱搭接焊接完成后，再进行柱底二次灌浆，便于钢骨柱变形校正调节。钢筋焊接完成后对柱顶标高、轴线进行复测，测量结果与设计值进行核对，若满足规范允许偏差要求，可直接进行柱底二次灌浆；若变形值超出规范允许偏差要求，需先通过千斤顶或倒链进行校正，符合要求后方可再进行柱底二次灌浆。

所有钢骨柱经整体复测合格后，进行钢骨柱内灌自密实混凝土施工。自密实混凝土采用塔吊加料斗的高抛法进行灌注，因此在灌注混凝土过程中要避免料斗碰撞钢骨柱，导致钢骨柱产生变形。

地下室钢骨柱、钢筋、模板等分项工程经监理验收合格后进行地下室混凝土浇筑，钢骨柱两侧混凝土应对称浇筑，同时避免振动棒直接接触钢骨柱。

混凝土浇筑完成后及时进行养护，同时，再对钢骨柱的标高、轴线进行复测，并做好记录，作为下一节钢骨柱吊装校正和焊接的依据。

4 结语

针对济源富士花园项目地下室钢骨柱安装变形控制从构件深化加工制作、安装校正、剪力墙水平钢筋与钢骨柱搭接焊接、混凝土浇筑等施工环节采取防变形措施能够最大限度减少地下室钢骨柱的变形，保证钢骨柱安装精度，为后续主体钢结构施工奠定基础。